Protein Nanobio Lab
생명과학과 강세병
단백질 나노바이오 연구실은 단백질 기반 나노입자와 바이오템플릿을 활용하여 차세대 진단 및 치료 기술을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 바이러스 캡시드, 소형 단백질 케이지, 기능성 단백질 등 다양한 나노바이오 구조체를 활용하여, 암 및 난치성 질환의 조기 진단과 표적 치료를 위한 혁신적 플랫폼을 구축하고 있습니다. 단백질 공학과 분자 엔지니어링 기술을 접목하여, 표적 특이적 리간드, 치료제, 면역조절 분자, 진단체 등을 단백질 나노입자에 결합하거나 담지함으로써, 생체 적합성과 효율성을 극대화한 다기능성 나노플랫폼을 개발하고 있습니다.
특히, 본 연구실은 표적 지향성을 강화하기 위해 항체, 나노바디, 애피바디, 표적 결합 펩타이드 등 다양한 바이오 리간드를 확보하고, 이를 단백질 나노입자 표면에 다가성으로 배열하여 암세포 및 질환 세포에 대한 선택적 결합과 치료 효율을 높이고 있습니다. 이러한 기술은 기존 치료제의 부작용을 줄이고, 약물 내성 극복 및 맞춤형 치료에 새로운 가능성을 제시합니다. 또한, 단백질 케이지 내부에 항암제, 효소, 진단용 시약 등을 안정적으로 담지하여, 약물의 체내 안정성과 전달 효율을 크게 향상시키고 있습니다.
연구실은 단백질 공학 기반 바이오센싱 및 이미징 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 스파이태그/스파이캐처 시스템 등 혁신적인 단백질 결합 기술을 활용하여, 다양한 기능성 단백질과 나노입자를 플러그-앤-플레이 방식으로 조합할 수 있으며, 이를 통해 고감도 임상 진단 키트, 신호 증폭기, 세포 및 조직 이미징 등 다양한 바이오센서 및 진단 도구를 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 암, 감염병, 대사질환 등 다양한 질환의 조기 진단과 예후 예측에 활용되고 있습니다.
본 연구실은 또한, 단백질 나노입자 기반의 면역치료, 표적 약물 전달, 항암제 내성 극복, 면역세포 활성화 등 다양한 바이오의학적 응용 연구를 수행하고 있습니다. 최근에는 NK 세포 활성화 나노드론, 다중 리간드 표지 단백질 나노입자, 세포질 내 단백질 전달 시스템 등 혁신적인 치료 플랫폼을 개발하여, 차세대 정밀의료 및 맞춤형 치료 시대를 선도하고 있습니다.
이와 같은 연구 성과는 다양한 국내외 특허, 논문, 산학협력, 정부과제 등으로 이어지고 있으며, 단백질 나노바이오 연구실은 생명공학 및 의생명과학 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖춘 연구집단으로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 단백질 공학과 나노바이오기술의 융합을 통해, 생명 연장과 무병장수 실현에 기여할 수 있는 혁신적 진단 및 치료 기술 개발에 매진할 것입니다.
Imaging
Protein Cage Engineering
Targeted Delivery
단백질 케이지 나노입자 기반 표적 치료 및 진단 시스템
단백질 케이지 나노입자는 자연적으로 형성되는 구형의 단백질 구조로, 내부와 외부 표면, 그리고 소단위체 간의 인터페이스 등 세 가지 주요 표면을 가지고 있습니다. 본 연구실에서는 이러한 단백질 케이지의 구조적 특성을 활용하여, 유전자 및 화학적 수식 방법을 통해 외부, 내부, 그리고 인터페이스를 자유롭게 변형할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 치료제, 진단제, 표적 결합 리간드 등을 동시에 표면에 도입하거나 내부에 담지함으로써, 다기능성 나노플랫폼을 설계하고 있습니다.
특히, 암세포나 난치성 질환 세포에 특이적으로 결합하는 항체, 나노바디, 애피바디, 표적 펩타이드 등을 단백질 케이지 표면에 다가성으로 배열하여, 표적 세포에 대한 선택적 결합 및 치료 효율을 극대화합니다. 이러한 표적화 기술은 기존의 치료제들이 가지는 부작용을 최소화하고, 치료 효율을 높이는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 또한, 단백질 케이지 내부에는 항암제, 효소, 진단용 시약 등 다양한 분자를 안정적으로 담지할 수 있어, 약물의 체내 안정성과 전달 효율을 크게 향상시킵니다.
이와 같은 단백질 케이지 기반 나노입자 플랫폼은 암 치료뿐만 아니라, 다양한 난치성 질환의 조기 진단 및 맞춤형 치료에도 적용될 수 있습니다. 실제로 본 연구실은 다양한 암종에 대한 표적 치료, 면역세포 활성화, 약물 내성 극복, 진단용 이미징 등 다방면의 응용 연구를 수행하고 있으며, 이를 통해 차세대 바이오의약품 및 진단기술 개발에 선도적인 역할을 하고 있습니다.
단백질 공학을 통한 바이오센싱 및 이미징 기술 개발
단백질 공학은 특정 표적 분자에 대한 높은 결합 특이성과 친화도를 갖는 단백질을 설계하고 제작하는 기술로, 진단 및 바이오센싱 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실에서는 단백질 공학적 방법을 활용하여, 다양한 바이오센서 및 이미징 도구를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 항체 결합 도메인, 나노바디, 애피바디 등을 이용해 표적 분자에 특이적으로 결합하는 바이오센서 단백질을 제작하고, 이를 신호 증폭기, 이미징 프로브, 진단 키트 등에 적용하고 있습니다.
특히, 스파이태그/스파이캐처(SpyTag/SpyCatcher) 시스템과 같은 혁신적인 단백질 결합 기술을 도입하여, 다양한 기능성 단백질과 나노입자를 플러그-앤-플레이 방식으로 조합할 수 있습니다. 이를 통해, 신속하고 효율적으로 다양한 표적에 맞는 진단 및 이미징 플랫폼을 구축할 수 있으며, 실제로 임상 진단용 키트, 고감도 임상 바이오센서, 세포 및 조직 이미징 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다.
이러한 바이오센싱 및 이미징 기술은 암, 감염병, 대사질환 등 다양한 질환의 조기 진단과 예후 예측에 활용될 수 있습니다. 본 연구실은 신호 증폭이 가능한 재조합 2차 항체 유사체, 루시퍼레이스 기반 신호 증폭기, 고감도 임상 진단 키트 등 다양한 혁신적 진단 도구를 개발하고 있으며, 이를 통해 정밀의료 및 맞춤형 치료 시대를 선도하고 있습니다.
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Effective in vivo delivery of diphtheria toxin using protein cage nanoparticles for targeted cancer therapy.
Eom, S., Park, S. G., Jun, H., Kim, Y., Lee, H. B., and Kang, S.,*
Acta Biomater, 2025
2
CD7-Targeted Cytotoxic Potency of Diphtheria Toxin- and Ricin-based Immunotoxins in Targeted Therapy for T-Cell Acute Lymphoblastic Leukemia.
Lee, H. B., Park, S. G., Kim, H. J., Jeon, J. P., Oh, S., Lee, S., Park, S. H., and Kang, S.,*
Mol. Pharm., 2025
3
Protein Nanoparticles Simultaneously Displaying TRAIL and EGFR-Binding Ligands Effectively Induce Apoptotic Cancer Cell Death and Overcome EGFR-TKI Resistance in Lung Cancer.
Kim, Y.,*, Kim, J., Eom, S., Jun, H., Lee, H. B., Jeong, D., and Kang, S.,*
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2025
1
암세포 사멸 수용체 결합 나노바디 저중합체 최적화를 통한 암세포 사멸 단백질 복합체의 개발
2
바이러스 유사 단백질 나노입자 기반 신속 항원 표지 교체형 나노백신 플랫폼 기술 개발
3
표적 특이적 세포질 내 단백질 전달시스템 개발연구